1. Устройство для перемещения турбинного модуля с балансировочного станка на узел двигателя и наоборот, причем модуль содержит внешний кожух впускного направляющего соплового блока турбины, в котором установлен статорный этап турбины, ротор турбины Включающий диски и ряды лопастей и прикрепленный к трансмиссионному валу двигателя посредством стяжных болтов, расположенных в матрице вокруг оси ротора и проходящих в продольном направлении от оси, а модуль дополнительно содержит корпус колокола на нижнем по потоку конце ротора и несущий Установочное посадочное место, причем указанное устройство содержит:
Средство для установки наружного кожуха на балансировочной машине,
Средство для временного соединения дисков ротора и
Транспортные средства, обеспечивающие взаимное соединение дисков турбины после извлечения из балансировочного станка, в котором упомянутое средство для установки упомянутой внешней оболочки дополнительно содержит,
Расположенную выше по потоку часть с коническим основанием, имеющим посадочное место, обеспечивающее возможность установки модуля на балансировочный станок,
Расположенную ниже по потоку кромку, имеющую фланец для крепления средства для установки наружного корпуса к наружному корпусу модуля, и
Расположенную ниже по ходу часть, несущую внутреннюю, цилиндрическую, коаксиальную часть и взаимодействующую с установочным гнездом корпуса колокола и дополнительно содержащую,
Фланцевое средство, расположенное на его внешней периферийной кромке для крепления к нижнему фланцу внешнего корпуса модуля.
2. Устройство по п.1, в котором средство для временного соединения дисков ротора дополнительно содержит
Кольцо, имеющее винтовую резьбу на его внутренней краевой части,
Внутренняя трубка, имеющая первую винтовую резьбу, прикрученную к винтовой насадке кольца и имеющую вторую винтовую резьбу,
Трубчатый элемент, соосный с внутренней трубкой и расположенный внутри нее,
Причем указанный трубчатый элемент имеет винтовую резьбу, сцепленную со второй винтовой резьбой внутренней трубки и имеющую средства на своем нижнем конце, выполненные с возможностью взаимодействия с посадочным местом корпуса колокола.
3. Устройство по п.1, в котором средство для временного соединения дисков с ротором дополнительно содержит
Кольцо, имеющее винтовую резьбу на его внутренней краевой части,
Внутреннюю трубку, имеющую винтовую резьбу, привинченную к винтовой резьбе кольца и имеющую вторую винтовую резьбу,
Трубчатый элемент, соосный с внутренней трубкой и расположенный внутри нее,
Причем указанный трубчатый элемент имеет винтовую резьбу, сцепленную со второй винтовой резьбой внутренней трубки и имеющую средства на своем нижнем конце, выполненные с возможностью взаимодействия с посадочным местом корпуса колокола.
4. Устройство по п.2, в котором средство на нижнем по потоку конце внутренней трубки для взаимодействия с посадочным местом корпуса колокола дополнительно содержит упор для абатмента и центрирующее кольцо, примыкающее к муфте и посадочное место для корпуса колокола.
5. Устройство по п.1, в котором транспортное средство содержит
Усеченное коническое, вверх по течению, основание с
Внешнюю краевую часть, предназначенную для прикрепления к переднему фланцу наружного корпуса,
Внутреннюю краевую часть, предназначенную для крепления к ротору турбины,
Множество стяжных болтов, служащих для закрепления внутреннего краевого участка ротора турбины,
Расположенную ниже по потоку часть, включающую круглый диск, имеющий центральное отверстие,
Рукав, закрепленный вокруг отверстия, соосного с осью модуля, и
Фланец, расположенный на внешней кромке диска, посредством чего нижняя часть может быть прикреплена к модулю.
6. Способ передачи полного турбинного модуля между узлом двигателя и балансировочной машиной, а затем от балансировочной машины к узлу двигателя, причем модуль включает в себя внешний кожух впускного направляющего соплового блока турбины, в пределах которого статорная ступень Установлена турбина, ротор турбины, включающий диски и ряды лопастей, и прикреплен к трансмиссионному валу двигателя посредством стяжных болтов, расположенных в матрице вокруг оси ротора и проходящих в продольном направлении от оси, причем модуль дополнительно содержит корпус колокола на Расположенного ниже по потоку конца ротора и несущего установочное посадочное место, причем способ содержит этапы
I. балансировка ротора турбины внутри модуля, включая этапы:
(А) закрепление передней части внешнего кожуха матрицы входного направляющего сопла к передней части монтажного средства,
(B) закрепление ротора турбины на валу балансировочного станка посредством стяжных болтов,
(C) закрепление расположенной ниже по потоку части средства крепления к расположенной ниже по потоку части наружного корпуса матрицы входных направляющих сопел, причем цилиндрическая часть расположенной ниже по потоку части монтажного средства взаимодействует с сиденьями, остающимися установленными на корпусе колокола, и
(D) балансировка ротора,
II. Передача турбинного модуля, уравновешивание ротора, включая этапы:
(А) извлечение монтажного приспособления для сборки вала и модуля турбины из балансировочного станка и размещение модуля в вертикальном положении внутри разборного средства,
(B) размещение зажимного винтового элемента вдоль оси корпуса колокола,
(C) отвинчивание гаек стяжных болтов вала балансировочной машины,
(D) удаление задней части монтажного средства,
(E) размещение расположенной ниже по течению части транспортного устройства на фланце турбинного модуля,
(F) разборки казинага впускной направляющей насадки со стороны передней части монтажного средства, передней части и стяжных болтов, остающихся на месте на валу балансировочной машины, и
(G) размещение передней части передаточного устройства, закрепленной с помощью упомянутых стяжных болтов, и закрепление дисков; а также
III. Размещение турбинного модуля в двигателе, включающий в себя этапы:
(А) удаление передаточных соединительных болтов передней части передаточного средства,
(B) представление модуля в двигатель, затем закрепление стяжных болтов, оставшихся на трансмиссионном валу, в крепежных отверстиях дисков и направление сборки в нужное положение,
(C) закрепление корпуса решетки входного направляющего сопла модуля на корпусе камеры сгорания и
(D) удаление задней части транспортного средства.
1. Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение относится к устройству для передачи полного турбинного модуля от балансировочной машины к двигателю и наоборот, причем ротор турбины закреплен на трансмиссионном валу двигателя с помощью ряда стяжных болтов и способа эксплуатации устройства.
2. Краткое описание предшествующего уровня техники
Инженеры, собирающие турбинные двигатели, особенно те, которые предназначены для самолетов, пытались упростить операции по техническому обслуживанию, чтобы их можно было осуществлять даже в оборудованных скудными мастерскими цехах. Одно из решений состояло в том, чтобы формировать под-сборки в модульной форме, причем более важные модули были такими, чтобы обеспечить их готовую замену. Однако производство ступени турбины как модуля не полностью разрешило проблему. На практике высокие скорости, которым подвергаются лопасти ротора, требуют очень точной балансировки, которая не должна нарушаться при повторной сборке турбины на других подузлах или модулях двигателя. Текущее решение состоит в балансировке ротора только на балансировочной машине, затем повторной сборке ротора на двигателе, стадии статора собираются после соединения ротора с валом двигателя. Подобный способ описан в патенте США №№ № 3916495 для сборки ротора турбины, состоящего из двух взаимосвязанных дисков и приводного вала двигателя посредством осевой решетки стяжных болтов. Крутящий момент передается между дисками и между диском и валом посредством приводных колец с коническими зубцами. Ротор балансируется на машине, вал которой имеет те же характеристики, что и двигатель, и приводное кольцо которого идентично. Балансировка осуществляется известным образом и контролируется добавлением масс, имеющих форму пробок, зажатых под гайки стяжных болтов.
После балансировки ротор удаляется из машины и может быть снова смонтирован на двигателе без необходимости перебалансировки, если поддерживаются относительные положения балансировочных масс.
Балансировка ротора независимо от других частей двигателя представляет собой заметное упрощение, поскольку он позволяет проводить техническое обслуживание в мастерских, не имеющих балансировочной машины. Однако монтаж после сборки ротора на его валу лопаток статора может быть причиной повреждения лабиринтов в результате чрезвычайно малых зазоров и может привести к потере, которая не является незначительной, в эффективности сборки.
Устройство и способ в соответствии с изобретением имеют своей целью балансировку ротора турбины в статоре. Узел, составляющий модуль турбины, можно легко связать с валом, избегая дисбаланса ротора и / или повреждения лабиринтов. Эти результаты получены благодаря устройствам технического обслуживания и транспортным устройствам, обеспечивающим безопасность балансировки и наведения модуля при его установке в двигателе.
В соответствии с настоящим изобретением предлагается устройство для перемещения турбинного модуля с балансировочной машины на узел двигателя и наоборот, причем модуль содержит внешнюю оценку матрицы входного направляющего сопла турбины, в которой статорная ступень турбины Также установлен, ротор турбины, включающий диски и ряды лопаток, при этом ротор может быть прикреплен к трансмиссионному валу двигателя посредством стяжных болтов, расположенных вокруг оси ротора и проходящих в продольном направлении от оси, и корпуса колокола у расположенного ниже по потоку конца ротора Имеющее установочное посадочное место, причем указанное устройство содержит средство для установки наружного корпуса на балансировочной машине, средство для временного соединения дисков ротора и транспортное средство для обеспечения взаимосвязи дисков турбины после выхода из балансировочной машины.
Более полное понимание изобретения и многие из его сопутствующих преимуществ будут легко получены, поскольку они станут более понятными из нижеследующего подробного описания, рассматриваемого в связи с прилагаемыми чертежами, на которых:
ИНЖИР. 1 показывает часть передней части ротора турбины условного действия.
ИНЖИР. 2 - вид части, показанной на фиг. 1, имеющий ротор, модифицированный для включения компонента устройства в соответствии с изобретением;
ИНЖИР. 3 представляет собой половинный вид в разрезе турбинного модуля, когда он установлен на балансировочном станке посредством монтажного устройства, образующего другой компонент устройства в соответствии с изобретением;
Фиг. 4, 5 и 6 показаны различные этапы разборки монтажного устройства и монтажа транспортного устройства, образующего компоненты устройства в соответствии с изобретением;
ИНЖИР. 7 показывает фазу во время установки турбинного модуля на модуле камеры сгорания; а также
ИНЖИР. 8 представляет собой половинный вид в разрезе модуля турбины, установленного на модуле камеры сгорания.
Модульная конструкция некоторых важных частей авиационного газотурбинного двигателя позволяет простым и быстрым образом преодолевать дефект, который может возникнуть в элементе или узле, путем замены дефектного модуля на другой, который является новым или был восстановлен. Этот способ особенно полезен в случае турбины высокого давления, элементы которой отрегулированы и сбалансированы с высокой точностью.
ИНЖИР. На фиг.8 показан турбинный модуль высокого давления, установленный в двигателе и более точно за секцией или модулем камер сгорания 1. В показанном примере турбинный модуль ограничен внешним корпусом матрицы входного направляющего сопла, С расположенными выше по потоку фланцами 3 и нижними по потоку фланцами 4 для закрепления спереди спереди в секции 1 камеры сгорания и сзади - соплами 5. Постоянные и подвижные ряды лопаток, составляющие турбину высокого давления, лежат между этими двумя компонентами . Ротор состоит из двух дисков 7 и 8, несущих соответственно лопатки 13 и 14 ротора. Два диска поддерживают друг друга и прикреплены к трансмиссионному валу 9, который приводит в действие компрессор высокого давления, посредством стяжных болтов 10, которые равномерно распределены вокруг Оси ротора. В показанном крепеже болты обеспечивают, помимо функции крепления, функцию передачи вращательного движения.
Ротор установлен сзади на корпусе 11 колокола, который взаимодействует с задним опорным подшипником 12 вала. Лопатки 13 и 14 ротора принимают поток газа горения соответственно через кольцо регулируемых лопастей 15 статора, предусмотренных в модуле камеры сгорания, и через кольцо неподвижных лопастей 16 статора, установленных на внешнем кожухе турбинного модуля.
Обычно внешняя периферия внутренней трубки 6 с двумя расположенными выше по ходу кольцами 19 и расположенными ниже по потоку кольцами 19а определяет объем 18, окружающий диски, через которые протекает охлаждающий воздух. ИНЖИР. 1 показывает в увеличенном масштабе часть внутренней верхней части обычного ротора турбины. Передняя часть 17, а также нижняя по потоку часть образованы коническими кольцами, которые входят в зацепление с центральной цилиндрической стенкой и обеспечивают надежное крепление внутренней трубки 6 к передней части вала ротора, а сзади - к Корпус колокола 11. Механические силы, которые поддерживают эти кольца 17, очень ограничены, и внутренняя труба 6, как здесь задумано, не может образовывать механическое соединение между валом ротора и корпусом колокола и эффективно поддерживать диски 7 и 8.
Одна особенность предпочтительного варианта осуществления состоит в обеспечении временных средств для соединения внутренней поверхности внутренней трубки 6 и корпуса 11 колокола. Для этого коническое кольцо 17, расположенное выше по потоку, заменяется (фиг.2) кольцом 19, закрепленным На диск 7 и имеющий улучшенную механическую жесткость и из которых внутренняя кромочная часть 21, составляющая часть внутренней поверхности внутренней трубки 6, имеет винтовую резьбу 26, выполненную с возможностью взаимодействия с винтовой резьбой запирающего болта, которая будет описана В дальнейшем.
Кольцо 19 является выпуклым в восходящем направлении. В разрезе радиально внешняя кромочная часть 20 и внутренняя краевая часть 21 перпендикулярны друг другу, причем краевая часть 20, находящаяся в радиальной плоскости модуля, имеет в своих периферийных отверстиях для прохода болтов 22 для крепления к диску 7. Также предусмотрено концентрично с краевой частью и внутрь ряда отверстий, первый кольцевой выступ 23, перпендикулярный к одной грани краевой части 20 и проходящий в том же смысле, что и выпуклость кольца 19, что обеспечивает возможность расположения Квадрантных пластин 24 для удерживания стяжных болтов 10 и второго кольцевого выступа 25, перпендикулярного к другой грани краевого участка 20 и направленного в противоположном направлении, что позволяет разместить внутреннюю трубку 6 относительно диска 7.
ИНЖИР. 3 - частичный вид в разрезе модуля всей турбины, то есть ротор, установленный внутри статора, поддерживаемый в монтажном устройстве 27, составляющий часть устройства в соответствии с изобретением. Выходной вал 28 балансировочного станка соединен кардановым соединением с основным валом 29, масса которого эквивалентна массе ротора компрессора высокого давления в двигателе. Передняя часть 30 монтажного устройства 27 образует корпус и образована цилиндрической стенкой 31, закрытой коническим основанием и, кроме того, поддерживает на своей оси подшипник 33, установленный на главном валу 29. Кромка цилиндрической стенки 31 Несет фланец 32 для закрепления фланца 3 корпуса 2 входного направляющего сопла турбинного модуля. Ротор 34 турбины, образованный дисками 7 и 8 и рядами 13, 14 лопастей, прикреплен к концу вала 29 посредством стяжных болтов 35, идентичных болтам 10, служащим для соединения турбины с трансмиссионным валом 9 (фиг. 8). Задняя часть модуля закрыта задней частью 36 монтажного устройства 27. Эта часть имеет коническое основание, снабженное цилиндрической частью 37, коаксиально и выполненной с возможностью взаимодействовать с подшипником 12, установленным на Корпус 11 колокола модуля. Наружная кромка основания снабжена фланцем 38, содержащим средство для закрепления его на заднем фланце 4 модуля. Основание 36 имеет противоположные по отношению к стяжным болтам 35 отверстия 39, дающие доступ к гайкам 40 для крепления стяжных болтов 35.
После проведения балансировки узел извлекается из балансировочного станка (фиг.4) и затем размещается в вертикальном положении в демонтажной конструкции 43, содержащей средство 44, взаимодействующее с фланцем 32 монтажного устройства. Таким образом, турбинный модуль подготовлен к транспортировке при выполнении операций, упомянутых выше.
Вдоль оси кожуха 11 колокола в задней части монтажного приспособления расположен зажимной винт 45, образованный трубчатым корпусом 46, передний конец которого несет на внешней поверхности винтовую резьбу 47, способную взаимодействовать с Винтовой резьбой 26 кольца 19 и внутренней трубкой 6 (фиг.2). Другая концевая часть зажимного винтового элемента 45 имеет головку, образованную малой опорной втулкой 48, против которой входит центрирующее кольцо 49. Это кольцо 49 взаимодействует, по меньшей мере частично, с внутренней опорой 50 корпуса 11 колокола и образует упор для конца корпуса колокола. Зажимной винт 45 плотно завинчивается так, чтобы зафиксировать конец корпуса колокола. Затем роторные диски 7 и 8 запираются у кольца 19 внутренней трубки 6 и корпуса колокола, и тогда можно приступить к отвинчиванию гаек 40 стяжных болтов 35, которые вместе скрепляют диски турбины, два Диски остаются жесткими друг с другом осевой силой, введенной зажимным винтовым элементом 45.
Крепежные средства разбирают, поддерживая заднюю часть 36 монтажного устройства на фланце 4 турбинного модуля. Эта часть снимается и заменяется (фиг.5) задней частью 51 транспортного устройства, которое закреплено на фланце 4 и на центрирующее кольцо 49 зажимного винта 45. Задняя часть 51 транспортного устройства Образует обсадную колонну, охватывающую заднюю часть турбинного модуля, и в показанном варианте представляет собой круглый диск, краевая часть которого содержит центральное отверстие, к которому прикреплена втулка 52, соосная с ней и направленная в противоположном направлении к краю часть. Наружная кромочная часть несет фланец 53, который может крепиться с помощью средств крепления к фланцу 4 внешнего кожуха турбинного модуля. Втулка 52 имеет такие размеры, что она может быть установлена напротив задней части корпуса 11 колокола и может быть прикреплена к ней болтами 54 на центрирующее кольцо 49. Между диском и втулкой предусмотрены перемычки 55. Отверстия 56 в диске 51 обеспечивают доступ к гайкам стяжных болтов.
Когда задняя часть транспортного устройства прикреплена к корпусу 2 и к центрирующему кольцу 49 крепежного винтового элемента 45, соединение между фланцами 32 и 3 крепежного устройства кожуха 2 опущено и, например, С помощью подъемного кольца, закрепленного в винтовой резьбовой части 45а, на заднем конце крепежного винтового элемента 45, турбинный модуль поднимается так, чтобы отсоединить ротор от стяжных болтов 35, которые остаются прикрепленными к концу основной Вал 29. Передняя часть турбинного модуля затем закрывается передней частью 57 транспортировочного устройства, которая имеет (см. Фиг.6) форму кольцевого усеченного конусообразного основания, из которого внешний краевой участок 58 закреплен под Фланец 3 кожуха, а внутренний краевой участок 59 прикреплен к ротору турбины посредством стяжных болтов 60, которые удерживают диски, застопоривая гайки 61.
Таким образом, диски 7 и 8 удерживаются стяжными болтами 60 и крепежным винтом 45.
После транспортной операции и возможно удерживания модуля турбины на складе в течение некоторого времени, сбалансированного в пределах его транспортного устройства, и затем желательно установить его в двигатель, переднюю часть 57 транспортного устройства разобрать, отвинтив гайки 61, удерживающие Соединительные болты 60 и отсоединение краевого участка 58 фланца 3 кожуха 2 матрицы входных направл ющих сопел.
Затем турбинный модуль предлагается под двигателем (см. Фиг.7), стяжные болты 10, расположенные на трансмиссионном валу 9, входят в зацепление с отверстиями дисков 7 и 8 и, таким образом, направляют узел в нужное положение. Фланец 3 кожуха 2 прикреплен к соответствующему фланцу камеры сгорания 1. Гайки 62 навинчиваются на стяжные болты 10, после чего задняя часть 51 транспортировочного устройства разбирается путем снятия болтов 54, удерживающих втулку 52, на Центрирующее кольцо 49 с помощью крепежного винтового элемента 45 и фланца 53 отсоединяется от транспортного устройства вместе с фланцем 4 турбинного модуля.
Операции разборки турбинного модуля двигателя также могут выполняться при использовании того же устройства, последовательность операций инвертируется.
Устройство для транспортировки турбинного модуля в соответствии с изобретением широко включает в себя:
(I) монтажное устройство, обеспечивающее зажим внешнего кожуха 2 матрицы входного направляющего сопла и ступени статора на балансировочной машине во время балансировки ротора турбины;
(Ii) средства для временного закрепления турбинных дисков; а также
(Iii) транспортное устройство, обеспечивающее соединение дисков турбины после выхода из балансировочной машины.
Очевидно, что возможны многочисленные модификации и варианты настоящего изобретения в свете вышеприведенных положений. Поэтому следует понимать, что в рамках прилагаемой формулы изобретения изобретение может быть осуществлено на практике иначе, чем конкретно описано здесь.
Подробнее см. На странице https://www.google.com/patents/US4586225.
